AD转换板电路详解.docx

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AD转换板电路详解

A/D转换板电路详解

一、原理

A/D转换：

把在时间上连续的模拟（analog）信号转换成在离散的数字（digital）信号的过程，就是A/D转换；同样相反情况，把数字量转换成模拟信号的过程就做D/A转换。

一般的A/D转换过程由采样、保持、量化、编码四个步骤完成。

采样频率是单位时间内对模拟信号采样的次数。

采样频率是由采样定理决定的。

A/D转换板功能，将模拟输入板送来的音频复合信号，进行A/D转换，产生12bit的数字音频信号送到调制编制板。

采样频率为400K—820KHz，它和发射机的载波频率有关。

二.电路A/D转换板的基本组成框图

A/D转换板主要由以下部分组成：

采样脉冲产生电路；A/D转换电路；A/D转换错误电路；大台阶同步信号产生电路；音频还原电路和电源及检测电路。

1、采样脉冲产生电路，该电路由信号合成电路，相位调整电路、电平转换电路、分频电路、和波形变换电路共五部分组成。

其作用是从射频激励信号获取采样脉冲，同时输出时钟信号用于监测。

（1）、信号合成电路：

该电路由相移网络，矢量合成及相位补偿等电路组成。

A/D转换板输入两路射频取样信号：

一路是来自射频分配板（A15）的激励信号，由X3-1、X3-2两接线端输入；另一路是来自功率合成器输出取样线圈T102的射频信号，由X8-1、X8-2两接线端输入。

电阻R84、R85、R86、R87、电感L7、L8及电容器C110组成一个固定的移项网络，对射频信号的相位移在频带的低端525KHz这个点上，相移量为90度。

移相网络的作用就是调整两个取样信号之间相位差，特别是在中波频带的低端需要进行相位调整。

两个输入信号在电阻R62上矢量相加，其合成输入信号的相位偏移小于±15度（在频段的低端）。

跳线插头XT11可以断开合成器取样信号。

这时可仅用射频分配板（A15）的取样信号作为采样脉冲信号源。

（2）相位调整经矢量合成后的射频信号送到宽带环形射频变压器T1的初级，T1的负载为一个相移补偿网络，它由电阻R18,一个LC网络和一个组建开关S1组成。

组建开关S1不同位置的接通在不同的频点上对射频信号进行精确的相位补偿。

开关S1的通断情况，见S1位置预置表。

为什么要对射频信号进行相位调整，或者说相位补偿呢？

因为采样脉冲由射频激励信号产生，而采样脉冲作为A/D转换的启动信号去启动每一个A/D转换周期，A/D转换器输出的数字代码作为功放模块的开关信号控制功放模块的开/关。

为了避免功放模块开启关闭时出现大的高频电流冲击而损坏场效应管，或者为了减小由于模块的开关引起的电源损耗。

就要尽量选择在射频激励信号（正弦波）的正负峰交叉过零时刻来开/关功放模块。

所以，对采样脉冲在相位上有严格的要求。

这就是为什么要对射频信号进行相位补偿的目的。

（3）电平转换电路该电路由VD14、VD15及施密特反相器N12C组成，用于把输入的正弦信号转换成TTL电平（H≤5V）。

VD14、VD15作为限幅二极管把正弦信号的幅度限制在-0.7V~+5.7V之间，当N12C的输入电平为-0.7V时，则N12C-6输出高电平（+5V）,当N12C的输入电平为+5.7V时，则N12C-6输出低电平（0V）。

（4）分频电路该电路由N29、N12D、N12E组成，用于分频或产生合适的采样脉冲信号。

N29为74HC161可预置四位二进制同步计数器，是TTL集成电路，预置成计数状态。

每当有计数脉冲从时钟端（2脚）输入时，内部电路即开始计数。

其输出端ＱA输出为计数脉冲频率的二分频信号，ＱB输出为三分频信号。

输出采样脉冲的频率由跳接线XT10选择，其选择方法见下表。

分频电路的输出信号分两路：

一路作为时钟信号，送到A/D转换器的检测电路；另一路则送到波形变换电路。

注：

Fc为载波频率，Fs为采样脉冲频率

（5）波形变换电路

该电路由V9、反相器N17A、N17B及相关器件组成，用于将分频后得到的占空比为0.5的方波信号变换成脉冲头持续时间为20~50毫微秒（ns）之间的采样脉冲。

电阻R78、R79及电容器C106为微分电路，当输入方波信号时，输出则为正负窄脉冲。

V9的基极由电阻R78、R79提供偏值电压，调整电位器R78使V9处于饱和状态，当有负的窄脉冲到来时，V9截止，其集电极输出高电平。

N17A、B在这里具有缓冲、整形作用，N17A-2输出送A/D转换器N1,用于启动A/D转换过程。

波形变换电路各处的输入输出波形见图。

2.A/D转换电路该电路由模拟输入电路，A/D转换电路，实时锁存器（N3、N4）三部分及相关器件组成。

用于把模拟信号转换成二进制代码表示的数字信号。

（1）模拟输入电路

N28为反相求和运算电路，相加的两路信号均送到运放N28的反相输入端。

一路是来自模拟输入板（A35）的负极性（音频＋直流）信号，其信号幅度为6Vp-p,由于改信号具有较高的电平，另一路是来自同步信号产生电路的负极性大台阶包络信号，由N28完成两信号的相加。

它提供适当的信号电平到A/D转换器的输入端。

大台阶包络信号通过电阻R70加到N28的反相输入端，其输入电平非常小。

N28输出一个正极性信号，经过电阻R72送到限幅电路。

肖特基二极管VD16、VD18导通结电压为0.3V,构成限幅.稳压二极管VD10的稳压值为4.7V,由其为VD18提供限幅电平.VD16防止出现负极性信号,VD18防止出现高于5V的信号电平.限幅电路使模拟信号电平（音频＋直流）限制在0～5V之间，其输出供A/D转换器。

（2）A/D转换电路

该电路由A/D转换器N1、外部锁存器N3、N4及线性延时器K1、K3组成，如图4－16所示。

其作用是将输入的0～5V的正极性模拟信号转换成12比特的二进制代码，并进行锁存。

3、A/D转换故障检测电路

该电路由三个单稳态电路及相应的门电路组成。

N13A为A/D转换监视电路，用于监视AD转换过程是否正常。

N14A为采样脉冲监视电路，用于监视采样频率:

N12F、N12A是供电复位电路，在电源最初接通或者电源故障时给三个单稳态触发器复位。

N14B及相应的有转换故障被检出，该电路将给出一个“转换故障低电平”信号，用于清除锁存器N3、N4中的数据，清除调制编码板上的锁存器的数据，同时给出故障指示。

（1）.电源复位电路

该电路由施密特反相器该N12A、NI2F及定时元件R16、VD13、C41组成，用于监视A/D转换器的+5VDC供电电压。

但低压开关合上时，+5VDC通过电阻R16给电容器给电容器C41充电，此时N12F-13低电平，NI2F-2输出也是低电平，这个低电平将使所有单稳态触发器复位，并同时由与门N15C输出“清0”地点平信号，清除外部锁存器N3、N4及调制编码板锁存器中的数据。

电容器C4!

的充电时间常数为5毫秒（ms），5ms之后，N12A-2输出高电平，使单稳态触发器进入检测状态。

再发射机工作器件，+5VDC故障时（没有电压），电容器C41通过VD13快速放电，变为低电平。

该低电平除将N13、N14复位外，并由N15C输出，清除A/D转换锁存器N3、N4中的数据，同时由N7-6送到调制编码板，也清除锁存器中数据，从而关闭所有功放模块。

（2）采样信号检测电路

该电路由N14A组成，用于监视采样脉冲的频率。

采样脉冲由分频电路送来，在XJ6上可用颊率计测到，脉冲信号频率在400KHz～830KHz之间，因此他的周期是1.2—2.5微秒（us）。

该信号送到N14A

的“B”输入端，N14A的“A”输入端接地（低电平）。

所以，脉冲的上升沿触发N14A，使N14A进入暂态，“Q”端输出高电平，这个高电平的持续时间为3.6微妙，由定时元件R17、C14决定，它采样脉冲的最大周期还要长。

所以，在下一个采样脉冲到来时，N14A仍然保持为暂态，即在采样脉冲正常时，N14A将始终保持为暂态，其“Q”输入瑞始终保持高电平。

当采样脉冲频率过低，或者信号中断时，即下一个触发脉冲到来得太迟（超过3.6微妙）或者根本就没有，这时，N14A的著态将自动翻转，“Q”端将输出“时钟故障一低电平”信号（注:

在采样脉冲频率过低时，该故障低电平为间断信号）。

并送到与门N15A的“2”输入端。

（3）A/D转换监视电路N13A

该电路由N13A组成，用于监视A/D转换过程是否正常。

DAV信号用作被检测信号，在XJ5上用示波器可测得。

它是一个脉冲宽度为150~300毫微秒的负脉冲信号，其周期仍然是1.2~2.5微秒，DAV脉冲的上升沿比采样脉冲的上升沿要延迟约800毫微秒。

DAV脉冲送到N13A的“B”输入端，而N13A的“A”输入端接地，其工作情况与前述N14A的情况完全一样。

高电平的持续时间为3.6微妙当A/D转换时序不正常时，N13A的“Q”端将输出“A/D转换故障—低电平”信号，并送到与门N15A的“1”输入端。

（4）.故障指令输出及显示电路

该电路由N14B、N17A、N15B、NI5C及N11组成，用于完成故障指令的输出及显示驱动。

N14B和N15B构成脉冲展宽电路，N14B的“B”输入端接电源（高电平），所以，该单稳触发器是脉冲下降沿触发。

从NI5A-3送来的“转换故障一低电平”信号被送到N14B的“A”输入端，该负脉冲的前沿（下降沿）触发N14B，“Q非”端输出低电平。

这个低电平送到N15B的5脚。

同时，N15-3输出的低电平也送到N15B的4脚，这个“转换故障一低电平”是个窄脉冲，当N15B-4的低电平消失后，其5脚仍然维持低电平，其维持时间由R33、C50决定，其时间为10微秒，相当于把“转换故障一低电平”信号进行了展宽。

所以，N15B-6输出的“转换故障一低电平”信号，一路到本板的数据锁存器N3、N4，清除锁存的数据，另一路由N7一6送到调制编码板，清除其数据锁存器数据，从而关闭功放模块。

Nl1位显示驱动电路，其信号为其信号为NE5532运放集成块，他构成一个电压比较器。

N11的方向输入端为设定的参考电压，有R28、R29分压+15分压+15VDC获得，电压值为1.4，同相输入端是来自N15B的检测信号。

该信号正常时为高电平，电平，N11-7输出+15V高电平，电量绿灯。

该型号为故障低电平时，M1-7输出-15V低点平，从而点亮红灯。

NI5B-6输入的“转换故障一低电平”信号经N12B到相为高电平后送到显示板（5类故障）。

4大台阶同步信号产生电路

该电路由N22、N24、N25、N26、N27及相关器件组成，见图4-20：

该电路的简图。

该电路用于产生模拟输入板（A35）从72从72KHz高频振荡器所需的大台阶同步信号。

同时，给本版模拟输入电路N28一个很小的大台阶包络电压。

（1）大台阶数模转换器

该电路由N22组成，用于将锁存器N3、N4送来的高八位数字信息转换成模拟信号。

在N3、N4输出的12比数字信息中，高8位作为大台阶功放模块的地址码，去控制大台阶功放模块的开关。

在有调制信号时，大台阶功放模块输出大台阶包络，而二进制功放模块的输出用于提高调制包络的分辨率，使还原的调制信号更加逼真。

所以，高8位数字信息经N22D/A转换后，仅为大台阶包络。

用于DX—10型机时，S2--A、B均打开。

该电路板上S2—A、B均处于打开状态。

高6比特数字信息经N22进行D/A_转换后，在电阻R35上可获得负性极的0__-1V大台阶包络电压。

（2）台阶放大器

该电路由N24、N25、N26组成，从N22来的0至—1V的大台阶信号由N24、N25进行放大，其总的增益稍微大于5。

N24是一个运算放大器，N25是一个电流放大器，用于增强放大器的电流负载能力，在推动下一个电路时，不至于影响台阶包络的波形。

N26是一个同向缓冲放大器，其输入端接的R53、C93为低通滤波器、用于滤除高频分量，消除台阶上的振铃。

N26的输出是一个放大了的负极性大台阶包络信号（0_-5V）。

（3）微分电路

N27及相关器件构成微分电路。

从N26送来的大台阶包络信号经过R55、C92送到N27的反相输入端。

微分电路的时间常数由C92、R61决定,其输出即为大台阶同步脉冲,由X4—1送到模拟输入板（A35）。

5、音频还原电路

该电路由N8、N9、N10及底通滤波器组成,用于将12比特的数字音频信号还原模拟音频信号。

该信号被送到显示板（A32）,在显示板上与来自发射机输出包络检波器的音频信号进行比较,在发射机输出包络失真严重时（即大台阶缺损）,给出包络故障（6类故障）指示。

N8为D/A转换器,它将12位数字音频转换为模拟音频信号,N9是运算放大器,N10是电流放大器,它将未过滤的音频信号进行放大,在检测端XJ9上可测得0~+5V的音频电压。

该信号经低通滤波器,滤除高音频分量.（主要为采样频率和72KHz频率分量）,并由N11放大后送到显示板。

6、电路检测电路

A/D转换电路的供电电压有四种，±15VDC、士5VDC，分别由土22VDC、+8V经过三端稳压器稳压后获得。

N2是MC7815，提供+15VDC供电。

N18是MC7915，提供-15VDC供电，N16为LT123他与晶体管V1（MJE1123）共同提供+5VDC供电，N21是MC7905，他提供-5VDC供电。

N19是78L05，其输入是+22VDC、+8VDC共同合成，他为供电检测比较器提供+5VDC的参考电压。

同时，它的输出端接有+5V备用电源。

电源检测电路由N20A、B、C组成，他们是由运算放大器LM39A组成的电压比较器。

N20A用于监视+15VDC电源，其反相输入端接参考电压（2.83V），同相输入端接监測电压，该电压由R2、R3调整为3.1V，正常时N20-1输出高电平。

N20B用于监视+5VDC电源，其反相端的参考电压为1.8V，送到同相端的监测电压是+5VDC由R5、R6分压为2.05V，+5VDC正常时N20-2输出也为高电平。

N20C用于监视-15VDC电源，其参考电压送到同相输入端，电压值是1.25V。

反相端接的是监测信号。

该信号为0.94V，由+5VDC参考电压和-15VDC电压串接经R39、R8分压得到。

正常时，N20C-14输出高电平，V2饱和导通，V2的集电极电压由+5V备用电源和-22VD经R8、R11分压提供，此时为-7VDC，当-15VDC故障时，N2OC-14输出低电平，V2截止，其集电极电压为-20VDC。

电源检测电路的三个检测输出信号送到显示板（A32），供A/D转换电源监视电路（4类故障电路。

）

三、接口

这里主要介绍一下A/D（A34）转换板的接口。

接口X1O为电源接口，由低电源分配板（A39）送到本板，提供电源，其中1脚为+22VDC,4脚为-22VDC,6脚为+8VDC;端口X2，由本板送到显示板（A32），D/A转换来的音频信号用来包络检测；端口X3是取样频率信号，来自射频分配板（A15）；端口X4，来到模拟输入板，其中1脚送出大台阶同步信号，10脚接收A35送来的音频复合信号；端口X6送往调制编制板（A36），其中2-24送数12位的数字信号，26脚为数据锁在信号，28脚为数据清除信号；端口X7送到显示板，其中1脚为A/D转换错误信号，3脚为+5VDC故障信号，7脚为-15VDC故障信号，9脚为+15VDC故障信号；X8口，采样频率，来自采样线图T102。